钢板桩设计计算

I40钢板桩设计计算及施工方案

本标段施工范围内共有75个承台，分8种类型：

A类承台:下部采用8根φ1.0 m钻孔灌注桩，承台尺寸为8.4×7m（横×顺）, 厚2m。主要适用于32+32m跨径组合；

B类承台: 下部采用10根φ1.25m 钻孔灌注桩，承台尺寸为8.4×8.2m（横×顺）, 厚2.6m。主要适用于24+32m跨径组合；

C类承台: 下部采用15根φ1.5 m钻孔灌注桩，承台尺寸为8.4×7m（横×顺）, 厚2.4m。主要适用于80m跨径组合；

D类承台: 下部采用8根φ1.2 m钻孔灌注桩，承台尺寸为8.4×8.2m（横×顺）, 厚2.6m。主要适用于30+40m跨径组合；

E类承台: 下部采用6根φ1.2 m钻孔灌注桩，承台尺寸为8.4×5.34m（横×顺）, 厚2.5m。主要适用于25+30m跨径组合（斜交20°）；

F类承台: 下部采用9根φ1.2 m钻孔灌注桩，承台尺寸为8.4×8.34m（横×顺）, 厚2.6m。主要适用于33.5+33.5m跨径组合（斜交20°）；

G类承台: 下部采用9根φ1.2 m钻孔灌注桩，承台尺寸为8.4×8.872m（横×顺）, 厚3.0m。主要适用于40+40m跨径组合（斜交40°）；

H类承台: 下部采用10根φ1.0m钻孔灌注桩，承台尺寸为27.0×4.5m（横×顺）, 厚1.5m。主要适用于桥台基础；拟采用I型钢板桩实施围护，以确保基坑安全开挖、承台结构和墩身结构的顺利施工。

二、地质情况

根据地质勘察报告显示：勘察深度范围内（河床底至钻孔桩底）可分为7个地质单元层，钢板桩深度主要在：⑴层为近代人工堆填土，⑵黄～灰黄色粘土和灰黄～灰色砂质粉土,(3)灰色粉质粘土

三、钢板桩施工方案

1、钢板桩的选用

根据工程所在地场地特点，结合钢板桩的特性、施工方法等方面进行考虑，选用I型钢板桩。I型WUR13型冷弯钢板桩桩宽度适中，抗弯性能好，依地质资料及作业条件决定选用钢板桩长度。

2、打桩设备

拟采用Z550型液压振动沉桩机，作为沉设钢板桩的主要动力。投入钢板桩打拔桩机1台用于施工。打拔桩机为挖掘机加液压高频振动锤改装而成，激振力220kN。

四、钢板桩设计方案

现对承台钢板桩围堰设计进行计算如下：

1、上海A8三标桩基658根，承台75个。承台宽8.4m，长5.34～8.872m（0#台除外，0# 台长×宽为4.5×27m。根据地质勘察报告显示：勘察深度范围内（河床底至钻孔桩底）可分为7个地质单元层。

为保证设计安全，取土的重度选为：18.8KN/m3，内摩擦角选为Φ=20.1°。

2、现场实际情况

施工现场已经打设12米长I型钢板桩，并提供以下数据：打设钢板桩尺寸为沿道路方向承台尺寸两侧各加0.5m；钢板桩露出地面高度为0.5米(现场实际情况可能要糟糕一些，非人为因素影响)。

3单支撑钢板桩计算

支撑层数和间距的布置是钢板桩施工中的重要问题，根据现

场的支撑材料和开挖深度，我们采取在钢板桩内侧加一层围囹并设置支撑，按单支撑进行钢板桩计算。围堰采用I型钢板桩，W=1346cm3，

[f]=350Mpa。

4、土的重度为：18.8KN/ m3，内摩擦角Ф=20.1°

5、距板桩外1.5m均布荷载按20KN/ m2计。基坑开挖深度不大于4m.

钢板桩平面布置、板桩类型选择，支撑布置形式，板桩入土深度、基底稳定性设计计算如下：

(1)作用于板桩上的土压力强度及压力分布图

ka=tgа（45°-φ/2）= tgа（45°-20.1/2）=0.49

Kp= tgа（45°+Ф/2）= tgа（45°+20.1/2）=2.05

板桩外侧均布荷载换算填土高度h1，

h1=q/r=20KN/ m2÷18.8KN/ m3

=1.06m

基坑底以上土压力强度Pa

1

：

Pa

1

=r*(h1+4)Ka=18.8×(1.06+4) ×0.49

=46.6KN/m2

合力Ea距承台底的距离y为2.53m.

(2)确定内支撑层数及间距

按等弯距布置确定各层支撑的间距,根据I型钢板桩能承受的最大弯距确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度h:

h=

6[f]w

rka

3

=

3

49

.0

10

8.

18

10

1346

350

6

3

5

⨯

⨯

⨯

⨯

⨯

=313cm

=3.13m

h1=1.11h=1.11×3.13=3.47m

h2=0.88 h =0.88×3.13=2.75m

根据具体情况，确定采用【桥涵（施工手册）】图5-44的形式布置。支撑间距:S1=0.475×4+0.16×（0.34×4+0.12）=2.13m

S2=0.525×4-0.16×（0.34×4+0.12）=1.87m

（3）WUR13型冷弯钢板桩厚度以0.36m计，围囹以10m长计，围囹受力计算如下:

围囹采用2 I40a工字钢，翼板间每隔1m采用钢板满焊连接，形成半封闭箱型结构。钢材屈服强度值f y=235N/mm2，钢材抗压强度设计值f=215N/mm2。2I40a工字钢惯性矩/静力矩（Ix /Sx）=68.2cm，截面模数=2180cm3。

a.支承力：

18.8×0.49×2.13×（2.13+1.87）/2=78.49kN/m

P2=78.49×10/7=112.13kN

b.弯距

M max=112.13×2.252/8=49.67kN·m

σmax=49.67×106/（2180×103）

=17.68N/mm2＜f y=235N/mm2，满足要求。

c.剪力

τ=RSx/(Ix×t)

=R/( t×Ix/Sx)

=94.18×103/(5×10-3×68.2×10-2)

=32.88MPa＜[τ]=120MPa，满足要求。

（4）横桥向支撑杆，采用φ300×10的钢管，支撑在顺桥向支撑上，型钢与钢管之间满焊连接。

钢管外径D=300mm，管壁厚度d=10.0mm，钢材屈服强度值f y=235N/mm2，钢材抗压强度设计值f=215N/mm2。